Xác định và phân tích hoàn chỉnh trình tự hệ gen ty thể của 6 giống lợn bản địa tại một số tỉnh Miền Bắc Việt Nam

Xác định và phân tích hoàn chỉnh trình tự hệ gen ty thể của 6 giống lợn bản địa tại một số tỉnh Miền Bắc Việt NamXác định và phân tích hoàn chỉnh trình tự hệ gen ty thể của 6 giống lợn bản địa tại một số tỉnh Miền Bắc Việt NamXác định và phân tích hoàn chỉnh trình tự hệ gen ty thể của 6 giống lợn bản địa tại một số tỉnh Miền Bắc Việt NamXác định và phân tích hoàn chỉnh trình tự hệ gen ty thể của 6 giống lợn bản địa tại một số tỉnh Miền Bắc Việt NamXác định và phân tích hoàn chỉnh trình tự hệ gen ty thể của 6 giống lợn bản địa tại một số tỉnh Miền Bắc Việt NamXác định và phân tích hoàn chỉnh trình tự hệ gen ty thể của 6 giống lợn bản địa tại một số tỉnh Miền Bắc Việt NamXác định và phân tích hoàn chỉnh trình tự hệ gen ty thể của 6 giống lợn bản địa tại một số tỉnh Miền Bắc Việt NamXác định và phân tích hoàn chỉnh trình tự hệ gen ty thể của 6 giống lợn bản địa tại một số tỉnh Miền Bắc Việt NamXác định và phân tích hoàn chỉnh trình tự hệ gen ty thể của 6 giống lợn bản địa tại một số tỉnh Miền Bắc Việt NamXác định và phân tích hoàn chỉnh trình tự hệ gen ty thể của 6 giống lợn bản địa tại một số tỉnh Miền Bắc Việt NamXác định và phân tích hoàn chỉnh trình tự hệ gen ty thể của 6 giống lợn bản địa tại một số tỉnh Miền Bắc Việt NamXác định và phân tích hoàn chỉnh trình tự hệ gen ty thể của 6 giống lợn bản địa tại một số tỉnh Miền Bắc Việt NamXác định và phân tích hoàn chỉnh trình tự hệ gen ty thể của 6 giống lợn bản địa tại một số tỉnh Miền Bắc Việt NamXác định và phân tích hoàn chỉnh trình tự hệ gen ty thể của 6 giống lợn bản địa tại một số tỉnh Miền Bắc Việt NamXác định và phân tích hoàn chỉnh trình tự hệ gen ty thể của 6 giống lợn bản địa tại một số tỉnh Miền Bắc Việt NamXác định và phân tích hoàn chỉnh trình tự hệ gen ty thể của 6 giống lợn bản địa tại một số tỉnh Miền Bắc Việt NamXác định và phân tích hoàn chỉnh trình tự hệ gen ty thể của 6 giống lợn bản địa tại một số tỉnh Miền Bắc Việt NamXác định và phân tích hoàn chỉnh trình tự hệ gen ty thể của 6 giống lợn bản địa tại một số tỉnh Miền Bắc Việt NamXác định và phân tích hoàn chỉnh trình tự hệ gen ty thể của 6 giống lợn bản địa tại một số tỉnh Miền Bắc Việt NamXác định và phân tích hoàn chỉnh trình tự hệ gen ty thể của 6 giống lợn bản địa tại một số tỉnh Miền Bắc Việt NamXác định và phân tích hoàn chỉnh trình tự hệ gen ty thể của 6 giống lợn bản địa tại một số tỉnh Miền Bắc Việt NamXác định và phân tích hoàn chỉnh trình tự hệ gen ty thể của 6 giống lợn bản địa tại một số tỉnh Miền Bắc Việt NamXác định và phân tích hoàn chỉnh trình tự hệ gen ty thể của 6 giống lợn bản địa tại một số tỉnh Miền Bắc Việt NamXác định và phân tích hoàn chỉnh trình tự hệ gen ty thể của 6 giống lợn bản địa tại một số tỉnh Miền Bắc Việt NamXác định và phân tích hoàn chỉnh trình tự hệ gen ty thể của 6 giống lợn bản địa tại một số tỉnh Miền Bắc Việt NamXác định và phân tích hoàn chỉnh trình tự hệ gen ty thể của 6 giống lợn bản địa tại một số tỉnh Miền Bắc Việt NamXác định và phân tích hoàn chỉnh trình tự hệ gen ty thể của 6 giống lợn bản địa tại một số tỉnh Miền Bắc Việt NamXác định và phân tích hoàn chỉnh trình tự hệ gen ty thể của 6 giống lợn bản địa tại một số tỉnh Miền Bắc Việt NamXác định và phân tích hoàn chỉnh trình tự hệ gen ty thể của 6 giống lợn bản địa tại một số tỉnh Miền Bắc Việt NamXác định và phân tích hoàn chỉnh trình tự hệ gen ty thể của 6 giống lợn bản địa tại một số tỉnh Miền Bắc Việt NamXác định và phân tích hoàn chỉnh trình tự hệ gen ty thể của 6 giống lợn bản địa tại một số tỉnh Miền Bắc Việt NamXác định và phân tích hoàn chỉnh trình tự hệ gen ty thể của 6 giống lợn bản địa tại một số tỉnh Miền Bắc Việt NamXác định và phân tích hoàn chỉnh trình tự hệ gen ty thể của 6 giống lợn bản địa tại một số tỉnh Miền Bắc Việt NamXác định và phân tích hoàn chỉnh trình tự hệ gen ty thể của 6 giống lợn bản địa tại một số tỉnh Miền Bắc Việt NamXác định và phân tích hoàn chỉnh trình tự hệ gen ty thể của 6 giống lợn bản địa tại một số tỉnh Miền Bắc Việt NamXác định và phân tích hoàn chỉnh trình tự hệ gen ty thể của 6 giống lợn bản địa tại một số tỉnh Miền Bắc Việt NamXác định và phân tích hoàn chỉnh trình tự hệ gen ty thể của 6 giống lợn bản địa tại một số tỉnh Miền Bắc Việt NamXác định và phân tích hoàn chỉnh trình tự hệ gen ty thể của 6 giống lợn bản địa tại một số tỉnh Miền Bắc Việt NamXác định và phân tích hoàn chỉnh trình tự hệ gen ty thể của 6 giống lợn bản địa tại một số tỉnh Miền Bắc Việt NamXác định và phân tích hoàn chỉnh trình tự hệ gen ty thể của 6 giống lợn bản địa tại một số tỉnh Miền Bắc Việt NamXác định và phân tích hoàn chỉnh trình tự hệ gen ty thể của 6 giống lợn bản địa tại một số tỉnh Miền Bắc Việt NamXác định và phân tích hoàn chỉnh trình tự hệ gen ty thể của 6 giống lợn bản địa tại một số tỉnh Miền Bắc Việt Nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - Bùi Anh Tuấn XÁC ĐỊNH VÀ PHÂN TÍCH HỒN CHỈNH TRÌNH TỰ HỆ GEN TY THỂ CỦA GIỐNG LỢN BẢN ĐỊA TẠI MỘT SỐ TỈNH MIỀN BẮC VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC Hà Nội - Năm 2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - Bùi Anh Tuấn XÁC ĐỊNH VÀ PHÂN TÍCH HỒN CHỈNH TRÌNH TỰ HỆ GEN TY THỂ CỦA GIỐNG LỢN BẢN ĐỊA TẠI MỘT SỐ TỈNH MIỀN BẮC VIỆT NAM Chuyên ngành: Công nghệ sinh học Mã sỗ: 94 20 20 LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS.TS Nghiêm Ngọc Minh PGS.TS Võ Thị Bích Thủy Hà Nội - Năm 2020 i LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình thực số kết cộng tác với đồng nghiệp khác Các số liệu, kết nêu luận án trung thực, phần cơng bố tạp chí khoa học chuyên ngành với đồng ý cho phép đồng tác giả Phần nội dung lại chưa cơng bố cơng trình khác Hà Nội, ngày tháng năm 2020 Tác giả Bùi Anh Tuấn ii LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới GS TS Nghiêm Ngọc Minh - Phó Viện trưởng Viện Nghiên cứu hệ gen - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam - Người thầy gieo mầm, định hướng nghiên cứu, tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tơi tháo gỡ khó khăn suốt q trình nghiên cứu làm luận án Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS TS Võ Thị Bích Thủy - Viện Nghiên cứu hệ gen - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Người thầy sát dìu dắt, truyền lại cho tơi phương pháp nghiên cứu phân tích trình tự hệ gen ty thể niềm say mê nghiên cứu Hệ gen học Trong suốt trình thực Đề tài nghiên cứu, nhận giúp đỡ tận tình chun mơn nhà khoa học, cán nghiên cứu công tác Viện Nghiên cứu hệ gen - Viện Hàn lâm Khoa học Cơng nghệ Việt Nam Bằng tình cảm chân thành nhất, xin trân trọng cảm ơn giúp đỡ q báu Nhân dịp này, tơi xin chân thành cảm ơn Ban Giám đốc, tập thể cán Học viện Khoa học Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam, Lãnh đạo Khoa Cơng nghệ sinh học phịng ban nghiệp vụ Học viện giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho suốt trình học tập tham gia nghiên cứu đề tài luận án Nhân đây, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới lãnh đạo Viện Khoa học hình - Bộ Công an; lãnh đạo, đồng nghiệp Trung tâm Giám định Sinh học Viện Khoa học hình tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ công việc học tập tham gia nghiên cứu để hồn thành luận án Tơi xin gửi lời cám ơn thân tới gia đình, người thân bạn bè bên cạnh, yêu thương, khích lệ ủng hộ tơi suốt thời gian qua Hà Nội, ngày tháng năm 2020 Tác giả Bùi Anh Tuấn iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIỆT TẮT v DANH MỤC CÁC BẢNG vi DANH MỤC CÁC HÌNH .vii MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Nguồn gốc, phân loại q trình hóa lợn nhà 1.1.1 Nguồn gốc 1.1.2 Phân loại 1.1.3 Q trình hóa 1.2 Đặc điểm số ứng dụng hệ gen ty thể 1.2.1 Đặc điểm cấu trúc hệ gen ty thể động vật có vú 1.2.2 Một số ứng dụng hệ gen ty thể 1.3 Phát sinh chủng loại phân tử, xây dựng phân tích phát sinh chủng loại phân tử 11 1.3.1 Cây phát sinh chủng loại 11 1.3.2 Phân tích phát sinh chủng loại 13 1.4 Tình hình nghiên cứu sử dụng mtDNA giống lợn 17 1.4.1 Nghiên cứu giống lợn giới 17 1.4.2 Nghiên cứu giống lợn Việt Nam 19 Chương ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25 2.1 Đối tượng địa điểm nghiên cứu 25 2.1.1 Đối tượng 25 2.1.2 Địa điểm 25 2.2 Hóa chất thiết bị 28 2.2.1 Hóa chất 28 2.2.2 Thiết bị 30 2.3 Phương pháp nghiên cứu 30 2.3.2 Phương pháp tách chiết DNA tổng số 32 2.3.3 Khuếch đại mtDNA 33 2.3.4 Xác định trình tự hệ gen ty thể 33 2.3.5 Nhóm phương pháp lắp ráp, dóng hàng trình tự, dự đoán giải hệ gen 35 iv 2.3.6 Phân tích trình tự phương pháp xác định mức độ tương đồng trình tự 38 2.3.7 Phương pháp xây dựng phân tích chủng loại phát sinh 39 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 41 3.1 Chọn lựa, thu thập mẫu 41 3.2 Trình tự hệ gen ty thể giống lợn địa 45 3.2.1 Tách chiết DNA tổng số giống lợn nghiên cứu 45 3.2.2 Khuếch đại phân đoạn hệ gen ty thể (mtDNA) giống lợn PCR 48 3.2.3 Xác định trình tự phân đoạn DNA hệ gen ty thể 49 3.3 Phân tích hệ gen ty thể 53 3.3.1 Phân tích thành phần hệ gen ty thể 53 3.3.2 Chú giải cấu trúc hệ gen ty thể 66 3.3.3 Cấu trúc thành phần gen RNA vận chuyển 69 3.3.4 Phân tích cấu trúc bậc hai tRNA 70 3.4 So sánh đa hình trình tự 82 3.4.1 Trình tự vùng D-loop 74 3.4.2 Trình tự vùng mã hóa hệ gen ty thể 80 3.5 Phân tích quan hệ phát sinh chủng loại 86 3.5.1 Phân tích phát sinh chủng loại dựa liệu trình tự vùng D-loop 87 3.5.2 Phân tích phát sinh chủng loại dựa liệu trình tự hồn chỉnh 91 4.1 Kết luận 99 4.2 Kiến nghị 99 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ 100 TÀI LIỆU THAM KHẢO 101 PHỤ LỤC 110 Phụ lục - Nguồn gốc, phân bố, đặc điểm ngoại hình, khả sinh trưởng giống lợn địa Việt Nam 110 Phụ lục - Điện di đồ sản phẩm PCR sau tinh giống lợn địa Việt Nam 113 Phụ lục - Trình tự hồn chỉnh hệ gen ty thể giống lợn địa Việt Nam 118 v DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT BLAST Basic local alignment search tool DNA Deoxyribonucleic acid HV1, HV2 Hypervariable Segment 1, hypervariable Segment Indel Insertion or deletion ITS Internal transcribed spacer MCMC Monte Carlo Markov Chain mtDNA Mitochondrial DNA NCBI National Center for Biotechnology Information Nu Nucleotide OTU Operational taxonomic unit PCR Polymerase chain reaction rDNA Ribosomal DNA RNA Ribonucleic acid rRNA Ribosome RNA SD Standard deviation SNPs Single nucleotide polymorphism tRNA Transfer RNA UPGMA Unweighted-pair group method with arithmetic mean vi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Phân loại lợn nhà Bảng 1.2 Các loại thay đơn phân phân tử DNA 12 Bảng 1.3 Phân bố giống lợn địa Việt Nam 22 Bảng 2.1 Mã số truy cập liệu trình tự hệ gen ty thể giống lợn Âu Á phân bố địa lý sử dụng nghiên cứu 27 Bảng 2.2 Các cặp mồi sử dụng cho PCR vị trí phân đoạn 29 khuếch đại 29 Bảng 2.3 Thành phần phản ứng PCR 33 Bảng 2.4 Thành phần phản ứng giải trình tự 34 Bảng 3.1 Kết khảo sát lông da giống lợn địa 43 Bảng 3.2 Kết khảo sát đặc khối lượng kích thước giống lợn địa413 Bảng 3.3 Khảo sát đặc điểm hình dáng thể giốn địa 43 Bảng 3.4 Kết định lượng kiểm tra độ tinh DNA tổng số 45 Bảng 3.5 Kết sau chỉnh sửa chuẩn bị cho lắp ráp 50 Bảng 3.6 Kết lắp ráp hệ gen hoàn chỉnh giống lợn địa Việt Nam 51 Bảng 3.7 Tỷ lệ thành phần loại base trình tự hệ gen ty thể giống lợn địa Việt Nam 53 Bảng 3.8 Thành phần trình tự nhóm lợn phân bố theo khu vực địa lý 55 Bảng 3.9 Cấu trúc hệ gen ty thể lợn Móng Cái 59 Bảng 3.10 Cấu trúc hệ gen ty thể lợn Mường Lay 60 Bảng 3.11 Cấu trúc hệ gen ty thể lợn Mường Khương 70 Bảng 3.12 Cấu trúc hệ gen ty thể lợn Hạ Lang 62 Bảng 3.13 Cấu trúc lợn Hương 62 Bảng 3.14 Cấu trúc hệ gen ty thể lợn Ỉ 64 Bảng 3.15 Thành phần nucleotide 22 gen tRNA hệ gen giống lợn địa Việt Nam 69 Bảng 3.16 So sánh độ tương đồng trình tự vùng D-loop giống lợn địa Việt Nam với giống lợn giới 75 Bảng 3.17 Các vị trí SNP trình tự vùng D-loop giống lợn địa Việt Nam 77 Bảng 3.18 So sánh tương đồng trình tự vùng mã hóa hệ gen ty thể giống lợn Việt Nam với giống lợn giới 81 vii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Nguồn gốc hóa lợn nhà Hình 1.2 Cấu trúc hệ gen ty thể động vật có vú Hình 1.3 Mơ tả phương pháp neighbor-joining 15 Hình 2.1 Bản đồ địa điểm thu mẫu 26 Hình 2.2 Sáu giống lợn địa Việt Nam sử dụng nghiên cứu 27 Hình 2.3 Sơ đồ tổng quát bước nghiên cứu 30 Hình 2.4 Các bước lắp ráp hệ gen ty thể 35 Hình 3.1 A Điện di đồ DNA tổng số giống lợn Ỉ Hạ Lang 47 Hình 3.1 B Điện di đồ DNA tổng số giống lợn Mường Lay Hương 47 Hình 3.1 C Điện di đồ DNA tổng số tách chiết từ giống lợn Móng Cái Mường Khương 48 Hình 3.2 Sản phẩm PCR sau tinh giống lợn Hương 49 Hình 3.3.A.B Cấu trúc dạng vịng hệ gen ty thể lợn Móng Cái, lợn Mường Lay xây dựng phần mềm GenomeVx 66 Hình 3.3.C.D Cấu trúc dạng vịng hệ gen ty thể lợn Mường Khương, Hạ Lang xây dựng phần mềm GenomeVx 67 Hình 3.3.E.F Cấu trúc dạng vịng hệ gen ty thể lợn Hương Ỉ xây dựng phần mềm GenomeVx 68 Hình 3.4.A,B,C,D,E,F Cấu trúc bậc hai 22 loại tRNA mã hóa hệ gen ty thể lợn Móng Cái (A), Mường Lay (B), Mường Khương (C), Hạ Lang (D), Hương (E) Ỉ (F) 73 Hình 3.5 Vị trí khác biệt trình tự vùng D-loop giống lợn địa Việt Nam giống lợn cơng bố sau dóng hàng đa trình tự 78 Hình 3.6 Một phần trình tự D-loop lợn Ỉ giống lợn công bố sau tiến hành xếp 79 Hình 3.7 Biến thể trình tự vị trí nucleotide 2250 vùng mã hóa hệ gen ty thể giống lợn 82 Hình 3.8 Biến thể trình tự vị trí nucleotide 11318 trình tự vùng mã hóa hệ gen ty thể giống lợn 83 Hình 3.9 Một phần trình tự hồn chỉnh lợn Ỉ giống lợn công bố sau tiến hành xếp 85 Hình 3.10 Cây phát sinh chủng loại vùng D-loop 90 Hình 3.11 Cây phát sinh chủng loại trình tự hoàn chỉnh 92 MỞ ĐẦU Lợn nhà lồi vật có mối liên hệ lâu đời với người, chi động vật móng guốc có nguồn gốc đại lục Á - Âu Ngành chăn nuôi lợn phát triển với xu hướng cải tạo suất, chất lượng vật nuôi, nhiều giống lợn nhập nội để cải tiến giống lợn địa phương với việc khai thác theo kiểu tận diệt tạo khơng áp lực vấn đề bảo tồn nguồn gen địa Bên cạnh đó, có xu hướng quay lại chăn ni giống lợn địa ưu điểm trội: thịt ngon, bệnh tật, khả thích nghi cao, giá trị kinh tế lớn Việt Nam có khoảng 26 giống lợn địa, số có giống thuộc Danh mục nguồn gen vật nuôi quý cần bảo tồn Lợn Ỉ nguồn gốc tỉnh Nam Định, ngày nuôi hiệu kinh tế không cao đối diện nguy lớn tuyệt chủng Đặc biệt, lợn Ỉ đưa vào Danh mục nguồn gen vật nuôi quý cần bảo tồn Lợn Móng Cái giống lợn nội hình thành phát triển lâu đời, xuất xứ từ thành phố Móng Cái, tỉnh Quảng Ninh, với khả sinh sản cao Lợn Mường Khương với ưu điểm thích ứng tốt điều kiện tự nhiên, có chất lượng thịt thơm ngon giống lợn gắn liền với đời sống người H’Mông, thuộc tỉnh Lào Cai Giống lợn Hương có lớp mỡ mang mùi thơm tự nhiên, nuôi rộng rãi địa bàn biên giới phía Bắc thuộc tỉnh Cao Bằng Lợn Mường Lay chăn nuôi chủ yếu địa bàn thị xã Mường Lay, tỉnh Điện Biên, giống lợn phàm ăn, có tính kháng bệnh tốt Lợn Hạ Lang phân bố tỉnh Cao Bằng, giống lợn địa khác, quần thể lợn Hạ Lang ngày bị thu hẹp Hiện tại, giống lợn địa giảm dần số lượng, nguồn gen quý địa phương quốc gia Để cứu vãn giống lợn địa quý hiếm, nhà khoa học cố gắng nỗ lực bảo tồn nguồn gen chúng Đến nay, chưa có cơng trình nghiên cứu khoa học đầy đủ hệ gen giống lợn địa Việt Nam, nhằm làm sáng tỏ nguồn gốc quan hệ phát sinh chủng loại, phục vụ cho công tác bảo tồn nguồn tài nguyên quý Việc xây dựng sở liệu phân tử nguồn gen giống lợn chưa tiến hành khai thác cách đầy đủ Để giải vấn đề nêu trên, tiến hành nghiên cứu đề tài: “Xác định phân tích hồn chỉnh trình tự hệ gen ty thể ... đại phân đoạn hệ gen ty thể (mtDNA) giống lợn PCR 48 3.2.3 Xác định trình tự phân đoạn DNA hệ gen ty thể 49 3.3 Phân tích hệ gen ty thể 53 3.3.1 Phân tích thành phần hệ gen ty. .. Cấu trúc hệ gen ty thể lợn Hạ Lang 62 Bảng 3.13 Cấu trúc lợn Hương 62 Bảng 3.14 Cấu trúc hệ gen ty thể lợn Ỉ 64 Bảng 3.15 Thành phần nucleotide 22 gen tRNA hệ gen giống... vịng hệ gen ty thể lợn Móng Cái, lợn Mường Lay xây dựng phần mềm GenomeVx 66 Hình 3.3.C.D Cấu trúc dạng vịng hệ gen ty thể lợn Mường Khương, Hạ Lang xây dựng phần mềm GenomeVx 67 Hình